Πώς να μετρήσετε τα θερμοηλεκτρικά σωρεύματα
Επισκόπηση θερμοκρασίας και θερμοστοιχιών
Η θερμοκρασία είναι η μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων στη μέτρηση του δείγματος αντικειμένου,
Η τυπική μονάδα είναι "βαθμός". Οι θερμοκρασίες μπορούν να μετρηθούν με διαφορετικούς τρόπους, και το κόστος και
η ακρίβεια των μετρήσεων μπορεί να διαφέρει. Τα θερμοηλεκτρικά μέσα είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους αισθητήρες θερμοκρασίας
, επειδή τα θερμοηλεκτρικά μέσα είναι σχετικά φθηνά και ακριβή και έχουν σχετικά
εύρος μέτρησης.
Κάθε φορά που δύο διαφορετικές μεταλλικές επαφές, το συγκρότημα του σημείου επαφής παράγει χαμηλότερη τάση χωρίς φορτίο
ως συνάρτηση της θερμοκρασίας, η οποία είναι το θερμοηλεκτρικό αποτέλεσμα. Η διαφορά θερμοκρασίας είναι
η τάση Seebeck, σε 1821 βρήκε το φαινόμενο φυσικός Thomas Seebeck ονομασμένος. Αυτή η τάση
είναι μη γραμμική σε σχέση με τη θερμοκρασία, αλλά μπορεί να προσεγγιστεί ως γραμμική για μικρές
μεταβολές της θερμοκρασίας, ή:
Όπου ΔV είναι η αλλαγή τάσης, S είναι ο συντελεστής Seebeck, και ΔT είναι η αλλαγή θερμοκρασίας.
Τα θερμοηλεκτρικά μέσα διατίθενται σε διάφορους τύπους και καθορίζονται με μεγαλύτερα γράμματα σύμφωνα με
σύμβαση του Αμερικανικού Εθνικού Ινστιτούτου Προτύπων (ANSI). Για παράδειγμα, ένα θερμοηλεκτρικό επίχρισμα τύπου J
αποτελείται από έναν αγωγό σιδήρου και έναν αγωγό κραμάτων χαλκού-νικελίου. Άλλοι τύποι θερμοστοιχείου
περιλαμβάνουν τα B, E, K, N, R, S και T.
Πώς να μετρήσετε τα θερμοηλεκτρικά σωρεύματα
γνώση υποβάθρου
Για την καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο γίνονται οι μετρήσεις των θερμοστοιχειωτών, είναι σημαντικό να
πώς λειτουργούν τα θερμοηλεκτρικά ωοστοιχείου. Το πρώτο μέρος του παρόντος εγγράφου θα εξηγήσει τις βασικές αρχές
θερμοστοιχείου, το μεταγενέστερο μέρος του θερμοστοιχείου θα εξηγήσει πώς να επιτευχθεί η σύνδεση
μεταξύ του οργάνου και του τρόπου μέτρησης της θερμοκρασίας.
Η τάση του θερμοστοιχείου Seebeck, εάν συνδέεται απευθείας με το σύστημα μέτρησης, συνδέεται με
το σύστημα μέτρησης και παράγει ένα επιπλέον θερμοηλεκτρικό επίχρισμα. Αυτό δεν μπορεί να μετρηθεί απλά με
συνδέοντάς το με βολτόμετρο ή άλλο σύστημα μέτρησης.
Το σχήμα 1. Θερμοηλεκτρικό πρόγραμμα τύπου J
Όπως φαίνεται στην εικόνα 1, το κύκλωμα που χρησιμοποιεί το θερμοηλεκτρικό επίχρισμα τύπου J στη θερμοκρασία του κεριού
Μέτρηση. Δύο γραμμές θερμοηλεκτρικών σημάτων συνδέονται με τους τερματικούς σταθμούς χαλκού της απόκτησης στοιχείων
Συσκευή. Σημειώστε ότι υπάρχουν τρεις μεταλλικές συνδέσεις σε αυτό το κύκλωμα - J1, J2 και J3. Το J1 είναι το
θερμοηλεκτρικό σημείο μέτρησης, που παράγει τάση Seebeck ανάλογη με τη θερμοκρασία του tαυτός
Κερί. Επιπλέον, οι J2 και J3 έχουν ο καθένας τον δικό του συντελεστή Seebeck και στα
το τερματικό αποκτήσεων θα παραγάγει μια θερμοκρασία ανάλογη με την τάση διαφοράς θερμοκρασίας
, γνωστή ως τάση ψυχρής πλευράς. Προκειμένου να προσδιοριστεί το συστατικό τάσης J1, είναι
είναι απαραίτητο να γνωρίζετε τη θερμοκρασία των επαφών J2 και J3 και να γνωρίζετε τη σχέση μεταξύ των
τάση επαφής και τη θερμοκρασία. Κατά συνέπεια, η τάση της σύνδεσης J1 μπορεί να ληφθεί από
αφαίρεση των παρασιτικών εξαρτημάτων τάσης σύνδεσης J2 και J3 από τη μετρούμενη τάση.
Τα θερμοηλεκτρικά μέσα απαιτούν ειδική αναφορά θερμοκρασίας για να αντισταθμίσουν την ψυχρή πλευρά του
σφάλμα που δημιουργήθηκε. Η συνηθέστερα συνταγογραφούμενη μέθοδος είναι η χρήση αισθητήρα θερμοκρασίας που μπορεί να
απευθείας διαβασμένος για να λάβει τη θερμοκρασία συνδέσεων αναφοράς, μείον την παρασιτική τελική τάση
Στοιχείο. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως αντιστάθμιση ψυχρής σύνδεσης, μπορεί να απλοποιήσει τον υπολογισμό του
αντιστάθμιση σύνδεσης χρησιμοποιώντας τα χαρακτηριστικά ορισμένων θερμοστοιχείων.
Χρησιμοποιώντας το νόμο περί θερμοστοιχειωμάτων του στρώματος μετάβασης μετάλλων και άλλες υποθέσεις, μπορούμε να δούμε ότι
η μέτρηση του συστήματος απόκτησης δεδομένων τάσης εξαρτάται μόνο από τον τύπο του θερμοστοιχείου,
την τάση στον τερματικό σταθμό μέτρησης και τη θερμοκρασία της ψυχρής σύνδεσης. Η μετρούμενη τάση
είναι ανεξάρτητη από τα εξαρτήματα τάσης των μολύβδων μέτρησης και των ψυχρών ακροδεκτών J2, J3.
Το σχήμα 2. Μεταλλικός νόμος θερμοστοιχιών στρώματος μετάβασης
Εξετάστε το κύκλωμα στο σχήμα 3. Το κύκλωμα αυτό είναι παρόμοιο με το κύκλωμα που περιγράφεται στο σχήμα 1
ανωτέρω, εκτός από το ότι ένα κοντό κομμάτι του καλωδίου κραμάτων χαλκού-νικελίου παρεμβάλλεται πριν από τη σύνδεση J3.
Όλες οι επαφές είναι στην ίδια θερμοκρασία. Υποθέτοντας ότι οι θερμοκρασίες σύνδεσης J3 και J4 είναι
το ίδιο, ο νόμος θερμοστοιχειωμάτων στρώματος μετάβασης μετάλλων δηλώνει ότι το κύκλωμα στην εικόνα 3 είναι
ηλεκτρικά το ίδιο με το κύκλωμα στο σχήμα 1. Ως εκ τούτου, οποιοδήποτε από τα αποτελέσματα του κυκλώματος
Το εικ. 3 μπορεί να εφαρμοστεί στο κύκλωμα που φαίνεται στη Σύκο.
Το σχήμα 3. Εισαγωγή πρόσθετου αγωγού σε ισοθερμικό περιβάλλον
Οι επαφές σχήματος 3, J2 και J4 ανήκουν στον ίδιο τύπο (κράμα χαλκού-νικελίου)· επειδή τα δύο είναι μέσα
ένα ισοθερμικό περιβάλλον, J2 και J4 είναι η ίδια θερμοκρασία. Λόγω της κατεύθυνσης του
ρεύμα στο κύκλωμα, J4 παράγει μια θετική τάση Seebeck, J2 παράγει ένα Seebeck αρνητικό
Τάση. Ως εκ τούτου, η επαφή αντιστάθμισε την επίδραση μεταξύ τους, μετρώντας τη συνολική τάση
Μηδέν. Οι επαφές J1 και J3 είναι επαφές κραμάτων σιδήρου-χαλκού-νικελίου. Αλλά οι θερμοκρασίες τους μπορεί να είναι
διαφορετικά, καθώς μπορεί να μην βρίσκονται σε ισοθερμικό περιβάλλον. Επειδή είναι σε διαφορετικές
τα περιβάλλοντα θερμοκρασίας, οι επαφές J1 και J3 μπορούν να παραγάγουν την τάση Seebeck, αλλά το μέγεθος είναι διαφορετικό
. Προκειμένου να αντισταθμιστεί η ψυχρή διασταύρωση J3, μετράται η θερμοκρασία και εφαρμόζεται η
η τάση αφαιρείται από τη μέτρηση του θερμοστοιχείου.
Χρήση του συμβόλου VJx (Ty) για την αναπαράσταση της τάσης που παράγεται από τη διασταύρωση Jx σε θερμοκρασία Ty,
το γενικό πρόβλημα των θερμοηλεκτρικών σειρανών απλοποιείται ως εξής:
VΠπσ= VJ1(ΤTc) + VJ3(ΤΑναφορά) (2)
Όταν, το σύστημα απόκτησης δεδομένων VMEAS ότι η μετρούμενη τιμή τάσης, το θερμοηλεκτρικό σύστημα σύνδεσης TTC J1
θερμοκρασία, Tref είπε πλευρά αναφοράς της θερμοκρασίας.
Σημειώστε ότι στον τύπο (2), το VJx (Ty) αντιπροσωπεύει την τάση που δημιουργείται σε θερμοκρασία Ty
περιβάλλον όσον αφορά μια ορισμένη θερμοκρασία αναφοράς. Η εξίσωση 2 ισχύει για όσο διάστημα VJ1 και
VJ3 είναι λειτουργίες θερμοκρασίας που σχετίζονται με την ίδια θερμοκρασία αναφοράς. Για παράδειγμα, ένα NIST
πίνακα αναφοράς θερμοηλεκτρικού συσσωματίου, όπως περιγράφεται παραπάνω, παράγεται με το άκρο αναφοράς να διατηρείται στο 0
βαθμούς Κελσίου.
Επειδή τα J3 και J1 είναι του ίδιου τύπου, αλλά παράγουν σχετικές τάσεις, VJ3 (Tref) = -VJ1 (Tref).
Επίσης, επειδή VJ1 είναι η τάση που παράγεται από τη δοκιμή τύπων θερμοστοιχείου, η τάση μπορεί να είναι
μετονομαστεί σε VTC. Επομένως, ο τύπος 2 μπορεί να ξαναγραφτεί ως εξής:
VΠπσ= VTc(ΤTc) - VTc(ΤΑναφορά) (3)
Ως εκ τούτου, με τη μέτρηση των VMEAS και Tref γνωρίζετε τη σχέση μεταξύ της τάσης
η θερμοκρασία, εσείς μπορεί να καθορίσει τη θερμοκρασία της πλευράς μέτρησης θερμοστοιχιών.
Υπάρχουν δύο τεχνολογίες για την επίτευξη αντιστάθμισης ψυχρής σύνδεσης - αποζημίωση υλικού και
αποζημίωση λογισμικού. Και οι δύο τεχνικές απαιτούν τη χρήση αισθητήρα άμεσης ανάγνωσης για την
θερμοκρασία από την πλευρά αναφοράς. Ο αισθητήρας άμεσης ανάγνωσης έχει είσοδο που καθορίζεται μόνο από το
θερμοκρασία του σημείου μέτρησης. Οι αισθητήρες ημιαγωγών, οι θερμίστορ και τα Ε & ΤΑ χρησιμοποιούνται συνήθως
για τη μέτρηση της θερμοκρασίας της πλευράς αναφοράς του οργάνου.
Χρησιμοποιώντας την αποζημίωση υλικού, μια μεταβλητή πηγή τάσης μπορεί να εισαχθεί στο κύκλωμα για να αφαιρέσει
την παρασιτική θερμοηλεκτρική τάση. Η μεταβλητή πηγή τάσης παράγει μια τάση αντιστάθμισης
θερμοκρασία περιβάλλοντος, η οποία προστίθεται στην τάση διόρθωσης για την
ανεπιθύμητο σήμα διαφοράς θερμοκρασίας. Όταν αφαιρεθούν αυτά τα παρασιτικά σήματα, το μόνο σήμα
μετρούμενη από το σύστημα απόκτησης δεδομένων είναι η τάση που μετράται από τη μέτρηση του θερμοστοιχιού
. Σε περίπτωση αντιστάθμισης υλικού, η θερμοκρασία του τερματικού συστήματος απόκτησης δεδομένων
μη συσχετισμένη επειδή η παρασιτική τάση του θερμοστοιχείου στο σύστημα απόκτησης δεδομένων έχει
Ακυρωθεί. Το κύριο μειονέκτημα της αντιστάθμισης υλικού είναι ότι κάθε θερμοηλεκτρικό
το χωριστό κύκλωμα αποζημίωσης μπορεί να προστεθεί για να διορθώσει την τάση αντιστάθμισης, η οποία θα
αύξηση του κόστους του κυκλώματος. Υπό κανονικές συνθήκες, η αντιστάθμιση υλικού δεν
την ακρίβεια και την αποζημίωση λογισμικού.
Ή μπορείτε να επιλέξετε να χρησιμοποιήσετε το λογισμικό για αντιστάθμιση ψυχρής σύνδεσης. Μετά τη χρήση του
αισθητήρα άμεσης ανάγνωσης για τη μέτρηση της θερμοκρασίας από την πλευρά αναφοράς, το λογισμικό μπορεί να προσαρτήσει
τιμή τάσης στη μετρούμενη τάση για την εξάλειψη της επίδρασης της τάσης ψυχρής πλευράς. Ανάκληση
(3) ότι η μετρούμενη τάση VMEAS ισούται με (θερμοηλεκτρικό επίκολπτρο) μετρώντας τη διαφορά τάσης
μεταξύ του σημείου τερματισμού και της ψυχρής διασταύρωσης.
Η τάση εξόδου θερμοηλεκτρικού συστήματος είναι εξαιρετικά μη γραμμική. Ο συντελεστής Seebeck ποικίλλει λόγω τριών
ή περισσότερους παράγοντες στο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας ορισμένων θερμοστοιχείου. Επομένως, πρέπει να χρησιμοποιήσετε
πολυώνυμο για τη μοντελοποίηση της τάσης έναντι της καμπύλης θερμοκρασίας σε ένα θερμοηλεκτρικό
μέθοδος πίνακα.
Συνδέστε το θερμοηλεκτρικό σύστημα στο όργανο
Αυτή η ενότητα χρησιμοποιεί το backplane NI cDAQ-9172 και τη μονάδα θερμοηλεκτρικού
Παράδειγμα. Παρόμοια διαδικασία εφαρμόζεται για τη σύνδεση θερμοστοιχείου με διαφορετικά όργανα
(βλέπε σχήμα 4).
Απαιτούμενος εξοπλισμός:
DAQ-9172 8-αυλακώσεις υψηλής ταχύτητας USB backplane για NI CompactDAQ
NI 9211 τετραπλό, 14Sa /s, 24-bit, ∓ μονάδα εισόδου θερμοηλεκτρικού συσσωματίου 80 millivolt
Θερμοηλεκτρικό θερμοηλεκτρικό πρόγραμμα τύπου J
Το σχήμα 4. Σύστημα NI ΣυμπαγέςDAQ
Το NI 9211 διαθέτει έναν αποσπώμενο ακροδέκτη 10 πόλων που παρέχει συνδέσεις για
έως και τέσσερα κανάλια εισόδου θερμοηλεκτρικών σωματύργων. Κάθε κανάλι έχει ένα σημείο σύνδεσης για το θετικό
θερμοηλεκτρικό σύστημα, TC +, και σύνδεση με το αρνητικό τερματικό, TC-. Το NI 9211 έχει επίσης μια κοινή
σημείο καλωδίωσης, COM. Κανονικά αυτή η θύρα είναι εσωτερικά συνδεδεμένη με το έδαφος αναφοράς της μονάδας
. Στην εικόνα 5 εμφανίζονται οι αντιστοιχίσεις καλωδίωσης για κάθε κανάλι και η Εικόνα 6 δείχνει το διάγραμμα καλωδίωσης.
Το σχήμα 5. Ανάθεση τερματικού
Το σχήμα 6. Διάγραμμα σύνδεσης
Δείτε τις μετρήσεις σας: NI LabVIEW
Τώρα που το θερμοηλεκτρικό σύστημα είναι συνδεδεμένο με τον εξοπλισμό δοκιμής, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το
λογισμικό προγραμματισμού για τη μεταφορά των δεδομένων στον υπολογιστή για απεικόνιση και ανάλυση.
Το σχήμα 7 παρουσιάζει ένα παράδειγμα εμφάνισης των μετρούμενων δεδομένων θερμοκρασίας στον προγραμματισμό LabVIEW
Περιβάλλον.
Προσθέστε: No. 16, Δρόμος 3, Βιομηχανική ζώνη Sanjiang, Σενγκζού, Zhejiang, Κίνα
Επαφή:Έρικ Ζιε
Email:sale@benoelectric.com
Όχλος: +861598895936
Skype:ericxie123@outlook.com
Γουέσατ & Whatsapp: +8615988295936
Ιστοχώρος: www.benoindustry.com
